HA "Vivaldi" | DAC "Audiostream mk2" | USB "Audiostream mk2" | DAC "Audiostream" | DSD FIR filter


HA "Vivaldi"

рис. 1 (а) (б)

рис. 1 (а) (б)

Больше 99% всех записей сведены звукорежиссерами так, чтоб кажущиеся источники звука(КИЗ) правильно позиционировались в пространстве при воспроизведении с помощью акустических систем (АС) в подготовленной(хорошо заглушенной) комнате для прослушивания (КДП).

При воспроизведении музыки с помощью акустических систем излучение левой АС попадает в левое ухо и огибая голову слушателя(что приводит к задержке и изменению АФЧХ) также попадает и в правое ухо, аналогично происходит и с излучением от правой АС, как показано на рис. 1а. При воспроизведении же с помощью наушников излучение левого наушника попадает только в левое ухо а излучение правого наушника только в правое ухо (см. рис.1б), соответственно правильная локализация КИЗ является невозможной (особенно остро проблема проявляется на старых записях двойным моно).

Поэтому несмотря на отсутствие при прослушивании с помощью наушников главных проблем при прослушивании через АС, а именно огромном влиянии КДП и отсутствию точечного излучения, из за неправильной локализации КИЗ(эффект звучания "в голове", см. рис. 3) наушники не подходят для высококачественного воспроизведения фонограмм или использовании их при сведении фонограмм на студии.

Чтоб получить правильную локализацию КИЗ при прослушивании фонограмм с помощью наушников надо использовать электрический эквивалент физических процессов происходящих при прослушивании с помощью АС - бинауральный аудио процессор также называемый иногда crossfeed.

Большинство усилителей для головных телефонов с кроссфидом (SPL Phonitor, Meier audio, Grace m902/m903/m920, HeadRoom Ultra Desktop Amp, Headstage Arrow и т.д.) построены на пассивных цепях 2..4-го порядка что не позволяет даже близко получить нужные АФЧХ (на 10кГц ФЧХ отсилы -70 грд при нужных более -1000 грд, не оптимальная АЧХ)[4][5][6][15][16][17][18][24][25][26][27][28][29][30][31][etc], что в свою очередь объясняет неоднозначные субъективные результаты при их использовании ибо и так плохая локализация КИЗ в наушниках становится еще более странной. Существующие программные реализации[21][22][etc] полностью повторяют своих “железных” собратьев в плане АФЧХ и поэтому также не представляют интереса для высококачественного прослушивания фонограмм с помощью наушников.

рис. 2

рис. 2

Поэтому после многих лет разработки был создан сложный бинауральный аудио процессор построенный на активно-пассивных цепях 22-го порядка, обеспечивающий соответствие реальным физическим процессам с достаточной точностью. На рис. 2 приведен график АЧХ сигнала подмешиваемого бинауральным процессором в Л(П) канал при подаче сигнала только в П(Л) канал (соответствует расположении АС под углом в +-36грд) , как можно видеть дифракция присутствует в полной мере и весьма точно соответствует реальной до 10кГц(выше 10кГц 100% соответствие не имеет практического смысла), ФЧХ на 10кГц при этом "загибается" под 1000грд.

Применение столь сложного бинаурального аудио процессора позволило при прослушивании с помощью наушников получить звук ближнего поля АС с хорошей локализацией КИЗ по азимуту (см. рис. 3)

рис. 3

рис. 3

рис. 3

рис. 4

Структурная схема усилителя для наушников "Vivaldi" показана на рис. 3, он состоит из USB и S/PDIF приемников с FIFO буфером и тактовыми генераторами с малым джиттером, ЦФ с хорошей перегрузочной способностью, цифро-аналогового преобразователя ИКМ типа(часто ошибочно именуемого "Мультибитным" как одним из подвидов ИКМ цапов) для обеспечения чистого и тонально богатого звучания. Далее сигнал с ЦАП поступает на бинауральный аудио процессор описанный выше. С бинаурального процессора сигнал поступает собственно на композитные сверхлинейные усилители мощности по схеме УН-УН-УТ с "нулевым" выходным сопротивлением для обеспечения минимальных искажений при работе на реальную нагрузку и хорошего демпфирования[40][41]. Пикового выходного напряжения/тока и(что не маловажно) линейности усилителя достаточно чтоб без проблем "раскачать" любые изодинамические наушники с низкой чувствительностью или высокоомную динамику, например Abyss AB1266, Hifiman SUSVARA / HE1000 / Edition X / HE6, Audeze LCD-MX4 / LCD-4 / LCD-3 / LCD-2 / LCD-X, Kennerton Odin, MyST Izophones-30 / OrtoPhones, Sennheiser HD800 и т.п.

Создание всей звуковоспроизводящей системы как единой монолитной конструкции позволили использовать некоторые ухищрения невозможные при модульной системе, а также позволили полностью устранить проблему "интерконекта" и кабелей.

  • Сопротивление нагрузки – >8 Ohm.
  • Пиковый выходной ток - 1Аp-p.
  • Пиковое выходное напряжение - 23Vp-p.
  • Выходное сопротивление – 0 Ohm*.
  • Регулировка громкости - 0..-35db с шагом 1db
  • Регулировка усиления - 0/-20db
  • Выходной разъем - джек 6,3.
  • Входы - USB(PCM 32-192kHz, DSD64-512) и S/PDIF(PCM 32-192kHz).
  • Питание – 115/230V+-10% 50/60Hz.
  • Габариты – 160*160*60 mm.
  • Вес – 1.5kg

*- без учета сопротивления выходного разъема и контактов Mute реле.

Примененные схемотехнические и конструктивные особенности “Vivaldi” поднимают качество воспроизведения через наушники на совершенно новый, недостижимый ранее качественный уровень, и делают его лучшим усилителей для наушников не имеющим даже далеких аналогов.

Литература:

  1. Stanley A. Gelfand “Hearing: An Introduction to Psychological and Physiological Acoustics” 5th Edition 2010 Informa UK
  2. “Loudspeaker and Headphone Handbook” Third Edition Edited by John Borwick with specialist contributors 2001
  3. J. W. S. Rayleigh “The Theory of Sound” 1894
  4. B.B.Bauer “Improving headphone listening comfort” Journal of the Audio Engineering Society, Vol.13, No.4, pp 300-302, April 1965.
  5. B. B. Bauer “Stereophonic to binaural conversion apparatus” USP 3,088,997
  6. Siegfried Linkwitz “Improved Headphone Listening. Build a stereo-crossfeed circuit” Audio; December 1971
  7. C. Phillip Brown and Richard O. Duda “A Structural Model for Binaural Sound Synthesis” IEEE TRANSACTIONS ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, VOL. 6, NO. 5, SEPTEMBER 1998
  8. Toni Liitola “Headphone Sound Externalization” HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Mar 7, 2006
  9. S M A Basha, Abhinav Gupta, Anshul Sharma “Stereo widening system using binaural cues for headphones” Samsung Electronics
  10. Thomas M.V. “Improving the stereo headphone sound image” JAES №7/8 1977
  11. Duane H. Cooper, Jerald L. Bauck “Head diffraction compensated stereo system” USP 5,136,651
  12. Henrik Moller, Dorte Hammershoi, Clemen Boje Jensen, Michael Friis Sorensen “Binaural synthesis, head-related transfer functions, and uses thereof” USP 6,118,875
  13. Makoto Iwahara, Toshinori Mori “Stereophonic sound reproduction system” USP 4,118,599
  14. Akitoshi Yamada, Toshiyuki Goto, Yoichi Kimura, Yoshinobu Kikuchi “Out-of-head localization headphone listening device” USP 4,097,689
  15. Chu Moy “An Acoustic Simulator for Headphone Amplifiers”
  16. Jan Meier “A diy passive crossfeed filter”
  17. Jan Meier “A DIY Headphone Amplifier”
  18. John Conover “Spatial Distortion Reduction Headphone Amplifier”
  19. Stephen A. Davis, Martin Walsh, David Berners “Dynamic decorrelator for audio signals” USP 6,714,652
  20. Andrew J. Oxenham “Binaural Hearing” Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology 2005
  21. Bauer stereophonic-to-binaural DSP
  22. Naive Crossfeed
  23. Koenig, Florian M. “The Causals of Headphones Tone Coloration Variations Related on the Human Pinna Influence”
  24. Toni Kemhagen “The Lindesberg Portable Headphone Amplifier with Crossfeed”
  25. Grace m902
  26. Grace m903
  27. HeadRoom Supreme
  28. HeadRoom Ultra Desktop Amp
  29. Headstage Arrow
  30. SPL Phonitor
  31. Merlion. Усилитель для наушников с взаимным влиянием каналов
  32. С. Агеев “Сверхлинейный УМЗЧ с глубокой ООС” Радио №10-12 за 1999 г. и №1,2,4-6,9-11 за 2000 г.
  33. Sean E. Olive and Todd Welti "The Relationship between Perception and Measurement of Headphone Sound Quality"
  34. Sean E. Olive, Todd Welti, and Elisabeth McMullin "Listener Preferences for In-Room Loudspeaker and Headphone Target Responses"
  35. Sean E. Olive, Todd Welti, and Elisabeth McMullin "Listener Preference For Different Headphone Target Response Curves"
  36. Floyd E. Toole "THE ACOUSTICS AND PSYCHOACOUSTICS OF HEADPHONES"
  37. Siegfried Linkwitz "A Model for Rendering Stereo Signals in the ITD-Range of Hearing"
  38. Nobumitsu Asahi, Hiroshi Aoyama, Susumu Matsuoka "HEADPHONE HEARING SYSTEM TO REPRODUCE NATURAL SOUND LOCALIZATION" Trio-Kenwood Corporation
  39. Erich Meier "Simulation of a Near-Field Loudspeaker System on Headphones"
  40. John Siau "The Sonic Advantages of Low-Impedance Headphone Amplifiers"
  41. John Caldwell "Stabilizing difference amplifiers for headphone applications"

"Прямо или косвенно, но все вопросы, связанные со звуком, должны решаться ухом как органом слуха: оспаривать заключения, которые даются ухом уже не приходится" лорд Рэлей (Дж. У. Стретт)